ARM架構和ARM核區別和聯繫

一、架構和核

        到目前爲止,隨着ARM公司64位處理器如Cortex A15的出現,ARM家族的架構或指令集已經發展到V8版本,下面簡要列出了

ARMV1到ARMV8的發展以及處理器的典型代表。圖中Architecture就是ARM架構,而Cores就是ARM核。平時我們所說的ARM7, ARM9主要是指ARM核。

從下圖中可知,隨着ARMv6的引入,ARM核的叫法開始發生了變化,不在是以數字遞增的方式命名。實際上也是分成了三大領域:

(1)Cortex-M系列:M-Profile,即"Microcontroller" -Profile,側重微控制器單片機方面的場合。

(2)Cortex-R系列:R-Profile,即"Real-Time"-Profile,側重於實時系統的場合。

(3)Cortex-A系列: A-Profile,即“Application”-Profile,側重於應用功能的場合。


另外一個需要注意的是,ARM9和ARM9E是採用了不同的架構,故ARM9系列如ARM920T、ARM922T、 ARM940T採用的是跟ARM7TDMI一樣的指令集,即ARMv4指令集。

而ARM9E系列如ARM926EJ-S、ARM946E-S、ARM966E-S則是採用了ARMv5指令集。更詳細的關於ARM處理器介紹可參考維基:http://en.wikipedia.org/wiki/ARMv7#32-bit_architecture




二、核介紹

ARM7微處理器系列
低功耗的32位RISC處理器,馮·諾依曼結構。極低的功耗,適合便攜式產品。
具有嵌入式ICE-RT邏輯,調試開發方便。
3級流水線結構。能夠提供0.9MIPS的三級流水線結構
代碼密度高,兼容16位的Thumb指令集。
對操作系統的支持廣泛,包括Windows CE、Linux、Palm OS等。
指令系統與ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容,便於用戶的產品升級換代。
主頻最高可達130MIPS。
主要應用領域:工業控制、Internet設備、網絡和調制解調器設備、移動電話等多種多媒體和嵌入式應用。


ARM7TDMI微處理器
4種類型:
ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。
ARM7TMDI是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器,屬低端ARM處理器核。
注:“ARM核”並不是芯片,ARM核與其它部件如RAM、ROM、片內外設組合在一起才能構成現實的芯片。


ARM9微處理器系列
ARM9系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。
5級整數流水線,
哈佛體系結構。
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
全性能的MMU,支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統。
支持數據Cache和指令Cache,具有更高的指令和數據處理能力。
主要應用:無線設備、儀器儀表、安全系統、機頂盒、高端打印機、數碼照相機和數碼攝像機。
3種類型:ARM920T、ARM922T和ARM940T。


ARM9E微處理器系列
單一處理器內核提供微控制器、DSP、Java應用系統的解決方案。
支持DSP指令集。
5級整數流水線,指令執行效率更高。
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
支持VFP9浮點處理協處理器。
全性能的MMU,支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統。
MPU支持實時操作系統。
支持數據Cache和指令Cache,
主頻最高可達300MIPS。
主要應用:下一代無線設備、數字消費品、成像設備、工業控制、存儲設備和網絡設備等領域。
3種類型:ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S。


ARM10E微處理器系列
與同等的ARM9比較,在同樣的時鐘頻率下,性能提高了近50%,功耗極低。
支持DSP指令集。
6級整數流水線,指令執行效率更高。
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
支持VFP10浮點處理協處理器。
全性能的MMU,支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統。
支持數據Cache和指令Cache。
主頻最高可達400MIPS。
內嵌並行讀/寫操作部件。
主要應用:下一代無線設備、數字消費品、成像設備、工業控制、通信和信息系統等領域。
3種類型:ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S。

SecurCore微處理器系列
專爲安全需要而設計,提供了完善的32位RISC技術的安全解決方案。
靈活的保護單元,以確保操作系統和應用數據的安全。
採用軟內核技術,防止外部對其進行掃描探測。
可集成用戶自己的安全特性和其他協處理器。
主要應用:對安全性要求較高的應用產品及應用系統,如電子商務、電子政務、電子銀行業務、網絡和認證系統等領域。
4種類型:SecurCore SC100、SecurCore SC110、SecurCore SC200和SecurCore SC210。


Xscale處理器
基於ARMv5TE體系結構的解決方案,是一款全性能、高性價比、低功耗的處理器。
支持16位的Thumb指令和DSP指令集。
已使用在數字移動電話、個人數字助理和網絡產品等場合。
Xscale處理器是Intel目前主要推廣的一款ARM微處理器


ARM11:

指令集ARMv6,8級流水線,1.25DMIPS/MHz

Cortex-A8

指令集ARMv7-A,13級整數流水線,超標量雙發射,2.0DMIPS/MHz,標配Neon,不支持多核
Scorpion:指令集ARMv7-A,高通獲得指令集授權後在A8的基礎上設計的。13級整數流水線,超標量雙發射,部分亂序執行,2.1DMIPS/MHz,標配Neon,支持多核


Cortex-A9:

指令集ARMv7-A,8級整數流水線,超標量雙發射,亂序執行,2.5DMIPS/MHz,可選配Neon/VFPv3,支持多核


Cortex-A5:

指令集ARMv7-A,8級整數流水線,1.57DMIPS/MHz,可選配Neon/VFPv3,支持多核

Cortex-A15

指令集ARMv7-A,超標量,亂序執行,可選配Neon/VFPv4,支持多核






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